新工艺技术将石墨烯成本降低了100倍

理想石墨烯的结构仅是六角形细胞。五和七边形导致性质不同的缺陷（来源：festa / Shutterstock.com）

格拉斯哥大学的一个科学家团队宣布开发用于生产大片石墨烯的技术，其成本价格比其他现代制造工艺低100倍。生产石墨烯的最常见方法是基于化学气相沉积（CVD），当气化的试剂（冷凝）沉积在特殊的基材上并形成石墨烯膜时。

研究人员已经开发出一种类似的工艺，使您可以在普通铜箔上获得具有最少缺陷的高质量石墨烯片。这种材料被广泛使用，并用于在锂电池中制造阴极。铜片的非常光滑的表面是用于形成石墨烯片的几乎理想的基材。

该技术的作者发现，使用通过新工艺技术获得的石墨烯制造的晶体管的特性要好于通过旧工艺技术制造的具有石墨烯的类似元件的特性。特别是关于电导率和光学性质。


在各种类型的表面上生长石墨烯片的过程。 a-在标准制造过程中使用的铜板； d-新制造工艺中使用的铜箔。 b，e-使用电子显微镜获得的两种类型的铜箔的表面图像； c，f-石墨烯在两个不同表面上的“剥落”，使用电子显微镜获得图像。石墨烯“薄片”的密度和形状各不相同。

“我们在制造过程中使用的可用铜片成本约为每平方米1美元，而用于使用旧技术生产石墨烯的特殊铜片成本约为每平方米115美元。 “这是一种昂贵得多的材料，在使用前通常需要进行特殊准备，”该想法的作者之一Ravinder Dahia博士说。


a，b-在新工艺技术中使用的超光滑铜箔的表面图像，部分涂有石墨烯“薄片”。 c是在超光滑铜箔上获得的石墨烯层的表面形貌。使用电子显微镜拍摄的照片

这位科学家继续说：“我们的技术使我们能够以低成本获得高质量的石墨烯，这使我们在开发可在从智能城市到移动医疗的许多领域使用的新型电子设备方面迈出了一步。”


a是石墨烯晶体管的示意图。 b，c-石墨烯晶体管的照片，其中通过新工艺技术（b）获得的石墨烯和通过旧工艺技术（c）获得的石墨烯。 d，e-显示六个不同晶体管的电导率的曲线图，石墨烯通过不同方法获得（d-标准铜片，e-光滑），f-十个不同晶体管的迁移率的场效应，其中“普通”石墨烯和石墨烯由新工艺技术。

据专家介绍，石墨烯还可以用于假肢，提供人造肢体的导电性。这使您可以创建具有触摸功能的假体，也就是说，具有这种假体的人可以感觉到不同类型的表面的触摸。


柔性石墨烯电容器的电光响应，使用由新工艺技术创建的“普通”石墨烯和石墨烯。电容器面积约为〜400 cm2。

当然，还有其他获得石墨烯的方法，其中有些是非常不寻常的。例如，这些方法之一是使用高速混合器和Fairy洗碗液。该技术使用Kenwood BL370搅拌机。


当然，结果是分离的石墨烯薄片，而不是薄片，但是该方法的简单性令人惊讶。

今年1月，由朱守仁领导的荷兰研究人员表示，一种廉价的石墨烯生产方法。在这里，我们谈论获得石墨烯的毫米碎片。为了以新的方式获得石墨烯，将氢气，甲烷和氩气的混合物在1000摄氏度的温度下施加到铜板上。反应产物是一个纯碳，一个原子厚，覆盖铜片。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN386893/